工作原理

        一、結構及工作原理

　　一臺完整的齒輪泵包括馬達、減速器、聯軸器和泵頭幾部分，泵頭部分由泵殼、前后側蓋、齒輪軸、滑動軸承和軸封構成。高溫齒輪泵屬于正位移泵，工作時依靠主、從動齒輪的相互嚙合造成的工作容積變化來輸送熔體。工作容積由泵體、齒輪的齒槽及具有側板功能的軸承構成。 當齒輪如圖1所示方向旋轉時，熔體即進入吸入腔兩齒輪的齒槽中，隨著齒輪轉動，熔體從兩側被帶入排出腔，齒輪的再度嚙合，使齒槽中的熔體被擠出排出腔，壓送到出口管道。只要泵軸轉動，齒輪就向出口側壓送熔體，因此泵出口可達到很高的壓力，而流量與排出壓力基本無關。

　　二、運行管理

　　1.日常維護

　　（l）泵的解體和清洗，升、降溫，起停都應嚴格按照規定操作，以避免不應有的損失。

　　（2）應注意保持增壓泵人口壓力的穩定，使其具有穩定的容積效率，以有利于泵本身運行和下游紡絲質量的穩定。

　　（3）人口為負壓的填料軸封泵，應保持填料函處壓力高于外界大氣壓。背壓降低時，應及時調整填料函的壓力，否則會使泵吸入空氣，造成鑄帶條斷帶，影響切粒，導致切粒機放流。

　　（4）要經常檢查熱媒夾套的溫度，主體與前、后蓋的熱媒溫度要保持一致。

　　（5）每一次產量提高時，要將當時的產量、轉速、出、入口壓力、電流值記錄下來，并將前后數據加以比較，認真分析，以便盡早發現異常，及時處理。

　　2.常見故障及對策如下：

　　(1)故障現象:泵不能排料 ;

　　故障原因:a.旋轉方向相反;b.吸入或排出閥關閉; c.入口無料或壓力過低; d.粘度過高,泵無法咬料

　　對策: a.確認旋轉方向; b.確認閥門是否關閉; c.檢查閥門和壓力表; d.檢查液體粘度,以低速運轉時按轉速比例的流量是否出現,若有流量,則流入不足.

　　(2)故障現象:泵流量不足

　　故障原因:a.吸入或排出閥關閉; b.入口壓力低; c.出口管線堵塞; d.填料箱泄漏;e.轉速過低

　　對策：a.確認閥門是否關閉;b.檢查閥門是否打開;c.確認排出量是否正常; d.緊固;大量泄露漏影響生產時,應停止運轉,拆卸檢查; e.檢查泵軸實際轉速;

　　(3)故障現象:聲音異常

　　故障原因:a.聯軸節偏心大或潤滑不良 b.電動機故障; c.減速機異常; d.軸封處安裝不良; e.軸變形或磨損

　　對策：a.找正或充填潤滑脂; b.檢查電動機; c.檢查軸承和齒輪; d.檢查軸封; e.停車解體檢查

　　(4)故障現象:電流過大

　　故障原因：a.出口壓力過高; b.熔體粘度過大;c.軸封裝配不良; d.軸或軸承磨損; e.電動機故障

　　對策：a.檢查下游設備及管線;b.檢驗粘度; c.檢查軸封,適當調整; d.停車后檢查,用手盤車是否過重; e.檢查電動機

　　(5)故障現象:泵突然停止

　　故障原因:a.停電; b.電機過載保護; c.聯軸器損壞;d.出口壓力過高,聯鎖反應;e.泵內咬入異常; f.軸與軸承粘著卡死

　　對策:a.檢查電源;b.檢查電動機;c.打開安全罩,盤車檢查;d.檢查儀表聯鎖系統;e.停車后,正反轉盤車確認; f.盤車確認

　　說明：以上故障現象和對策是一一對應關系

　　三、提高運行壽命的措施

　　1.因泵體在高溫下運轉，故冷態安裝時配管上應設鉸支座，以防升溫后配管位移。

　　2.聯軸節必須在泵體升溫后熱找正，以避免運轉時造成附加力矩。

　　3.泵出口壓力測點要設聯鎖停止報警，否則，一旦排出管道受阻，易造成泵體損壞。

　　4.泵起動時，在出口無壓力形成時，不可盲目提速，以防止軸或軸承過早損壞。

　　5.清洗移液時，不要用泵輸送清洗液，應拆下內件，移液結束后再安裝，以免泵內混入異物。

　　6.泵體熱媒夾套的溫度可稍低于前后夾套管的熱媒溫度。因為熔體粘度與剪切率成遞減函數關系，齒輪的擠壓，軸承的剪切將使熔體溫度經過泵后上升3～5℃，降低熱媒溫度可防止熔體降解。資料表明，通過降低軸承區的溫度，可大大增加軸承的承載能力，不需要更換大容量的泵，僅僅通過增加轉速就可使用齒輪泵的輸出能力增加50%。

　　7.提速要緩慢進行，不要使前后壓力急劇上升，以免損壞軸承或使熔體堵塞潤滑通道。

　　8.泵出口后面的熔體過濾器要定期更換，不要長期在高壓乃至壓力上限運行。

　　9.定期更換軸承可節省檢修費用。當發現軸或軸承內表面磨損量接近硬化層的厚度時，可將軸打磨后再次使用，而只更換軸承，這可使泵軸的壽命延長8～10年。

　　10.如遇停電或熱媒循環中斷超過3Omin，則應將泵解體清洗后重新組裝，以免因熔體固化、裂解等造成軸承潤滑不暢而使泵損壞。齒輪泵是輸送高粘度液體較為理想的設備，其應用范圍廣泛。

　　目前，盡管國內企業已生產出不少適于輸送高粘度液體的齒輪泵，但由于測試手段不完善，在材料選擇、泄漏與噪聲防治方面仍存在一些問題。特別是國產高粘度齒輪泵在效率、可靠性與使用壽命等方面與國外產品存在較大差距。因此，我國石油和化工等行業所使用的高粘度齒輪泵多數仍依賴進口。

　　目前，國內外高粘度齒輪泵的發展特點如下：

　　齒輪結構

　　高粘度齒輪泵的齒輪常見的有直齒、斜齒、人字齒、螺旋齒，齒廓主要有漸開線和圓弧型式。通常小型齒輪泵多采用漸開線直齒輪，高溫齒輪泵常采用變位齒輪，輸送高粘度、高壓聚合物熔體的熔體泵多采用漸開線斜齒輪。齒輪與軸制成一體，其剛性及可靠性高于齒輪與軸單獨制造的齒輪泵。國外低壓齒輪泵的齒輪常采用方形結構，即齒輪的齒寬等于齒頂圓直徑。而高壓場合使用的高粘度齒輪泵的輪齒寬度小于其齒頂圓直徑，這是為了減小齒輪的徑向受壓面積，降低齒輪、軸承的載荷。

　　泵體及加熱方式

　　一般來說，齒輪泵的泵殼越重，其耐溫度、耐壓強度也越高。泵體材料常采用球墨鑄鐵，亦可采用鑄造鋁合金硬模熔鑄而成，或采用擠壓鋁合金型材加工制造。當輸送的介質具有腐蝕性時，可采用成本較高的不銹鋼材料。國外高粘度齒輪泵多采用含鎳、鉻量高的合金鋼作為泵殼材料，這種材料在強度、可靠性及成本方面的綜合性能較好。為解決齒輪泵的困油現象，通常在泵蓋上開設對稱的卸荷槽，或向低壓側方向開設不對稱卸荷槽，吸液側采用錐形卸荷槽，排液側為矩形卸荷槽，卸荷槽的深度也比液壓工業中所用的齒輪泵要深。

　　由于高粘度齒輪泵輸送的介質粘度較高，為減小流動阻力，提高泵的吸液能力，必須對介質進行加熱或保溫。通常采用電熱元件加熱，可使粘性液體受熱均勻。若溫度波動不大，輸送的高粘度液體容易發生降解時，建議采用流體加熱方式，特別是排量大的齒輪泵。流體加熱又分內置、外置式結構。所謂內置式是指在齒輪泵泵體或端蓋的內部設計突熱套，外置式則是通過螺栓將夾熱套與泵體聯接在一起。往夾套內通入蒸汽、導熱油，還是冷卻水，要根據介質具體情況而定。內置式適用于對輸送液體溫度均勻性要求較高，或要求對高溫液體進行均勻冷卻的場合。當電加熱方式缺乏安全性或對溫度控制要求不高時，可采用外置式結構。美國VIKING公司生產的內嚙合齒輪泵，其泵頭部分的夾套可以對輸送流體的溫度進行控制，無論是在高溫或低溫環境下，均可帶外置式夾套。

　　軸承材料、結構與潤滑齒輪油泵工作原理

　　高粘度齒輪泵的軸承通常采用滑動軸承，并在軸承內壁的非承載面上專門設計螺旋式流道，螺旋槽的旋向與齒輪軸的轉向相同。軸承外端與泵的進液口相通，軸承內端的螺旋槽與輪齒根部（真空部位）相通。當軸旋轉時，借助螺旋作用及軸承兩端的壓力差，將軸承外部的低溫液體吸入軸承，對軸承進行潤滑和冷卻后，流入剛脫開嚙合的齒間，構成一個潤滑充分、散熱快的螺旋自吸式低壓潤滑系統。該潤滑方式的優點是：進入軸承的潤滑液全部是低溫介質，粘性潤滑液易于形成承載能力強的動壓油膜。大量的潤滑液循環不斷地帶走軸承的熱量，對軸承起到良好的潤滑和冷卻作用。由于有充足的液體去填充剛脫離嚙合的輪齒根部，大大改善了齒輪泵的自吸性能，避免了吸空現象，不僅可以提高容積效率，也有利于減輕氣蝕、降低噪聲。四川省機械研究設計院采用將滑動軸承浸泡在介質中，并通過特殊孔道強制潤滑，該技術已在維綸、滌綸、橡膠、樹脂、化肥等領域的齒輪泵上獲得成功應用。

　　軸承的材料常用工具鋼，并經表面硬化處理，以提高它的抗膠合能力。如果輸送介質含磨損性顆粒，則應采用很硬的軸承材料，如陶瓷。近年來，GS－1聚四氟乙烯鋼鐵復合材料被認為是較為理想的滑動軸承材料。它由冷軋薄鋼板（基體）、燒結球形多孔青銅粉或銅網（中間層）、聚四氟乙烯（表面層）三層材料復合而成，兼有金屬和聚四氟乙烯塑料的優點。在此材料的基礎上，上海材料研究所又研制出性能更優的SF型三層復合自潤滑材料，它以青銅絲網代替青銅粉層，表層的塑料配方經過精心篩選。這種軸承材料耐疲勞、承載能力高、摩擦系數小、使用壽命長，是提高齒輪泵技術性能的新穎軸承材料。

　　吸排油口

　　高粘度齒輪泵的吸液口管徑一般較大，有時采用擴散形吸液口來擴大低壓區的容積，以降低入口液體的流速，減小泵的吸液阻力。這種結構還可以減小作用在軸頸及軸承上的徑向力，延長高粘度齒輪泵的使用壽命。

　　止回閥與安全閥

　　在齒輪泵的輸出管路上安裝有一個止回閥，這樣在檢修泵及輸出管道時，系統中的液體不至于倒流；齒輪泵帶負荷停車時，在其輸出管道內產生局部真空，可防止泵倒轉。高粘度齒輪泵的出口管路上還設置安全閥等保護裝置，這樣一旦泵的出口通道發生堵塞，就可以打開安全閥卸壓。安全閥可以與泵體或泵蓋鑄成一體，也可以單獨裝配。